MỞ ĐẦU 11 LÝ DO CHỌN ĐẺ TÀI Nước chưng cất có những ứng dụng trong trong đời sống cũng như các lĩnh vực khác trong xã hội. Nước chưng cất được sử dụng nhu cầu ăn uống, sinh hoạt của con người, đặc biệt là những người dân đang sinh sống tại các vùng sâu, vùng xa, biên giới, ngoài khơi và hải đảo, những vùng miễn thiếu nước sạch hoặc nguồn nước bị ô nhiễm. Ngoài ra, nước chưng cất cũng được sử dụng rộng rãi trong ngành y tế, ngành giáo dục, ngành hóa học, các phòng thí nghiệm., như pha chế thuốc tiêm, thuốc uống, biệt dược, rửa dụng cụ y tế, rửa vết thương hoặc sử dụng để pha chế hóa chất. Như chúng ta đã biết, hiện trạng thiếu nước ngọt sinh hoạt vào mùa khô trong những năm qua ở các khu vực ven biển, hải đảo, vùng bị xâm nhập mặn là rất đáng báo động.
Đề có được nước ngọt sinh hoạt thì người dân phải đi rất xa nơi ở để mua nước và mua với giá rất cao vào mùa khô. Mặc dù cuộc sống của người dân khó khăn là vậy, nhưng với tình hình kinh tế khó khăn như hiện tại và điều kiện địa hình phức tạp như hiện nay của khu vực này thì bài toán về việc cấp nước sạch sinh hoạt cho các hộ dân sống trong các vùng kể trên là rất khó giải quyết. Để giải quyết tình trạng này, ngoài việc quán triệt tư tưởng sử dụng nước tiết kiệm, cần phải tìm kiếm thêm nhiều giải pháp cấp nước khác nhau. Một số giải pháp sau đây đã và đang được nước ta cũng như các nước khác trên thế giới nghiên cứu và áp dụng để sản xuất và sử dụng hiệu quả nguồn nước ngọt: - _ Xây dựng nhiều hồ chứa để tích trữ nước.
Giải pháp này đang ngày càng ít được sử dụng do giá cả đất đai ngày càng tăng cao. HVTH: THÂM TRÀN THANH PHONG -12- - _ Nghiên cứu và xây dựng hệ thống xử lý nước thải đề tái sử dụng cho các ngành công nghiệp. Đây được xem như giải pháp sử dụng hiệu quả nguồn nước ngọt. - _ Nghiên cứu và xây dựng hệ thống xử lý nước ngọt.
Nguồn nước được lấy từ các sông, suối, ao, hồ,. - _ Nghiên cứu và xây dựng hệ thống sản xuất nước ngọt từ nước biển. Với nguồn nước biển gần như là vô tận chiếm 98% tổng lượng nước trên Trái Đất, việc xây dựng hệ thống sản xuất nước ngọt từ nước biên được cho là giải pháp khả thi nhất nhằm khắc phục tình trạng thiếu hụt nguồn nước ngọt. Đi đôi với nhu cầu sử dụng nước ngọt, việc thiếu hụt nguồn năng lượng chủ yếu là năng lượng điện cũng đang là vấn đề cấp bách nhất hành tinh.
Ở Việt Nam, năng lượng điện bắt đầu được cấp từ các đập thủy điện và chủ yếu được xây dựng ở khu vực miền Bắc, mãi sau này mới có một số ít ở miền Trung và miền Nam, chính vì vậy chính phủ mới có chủ trương xây dựng đường dây truyền tải điện 500kV để chuyển điện từ miền Bắc vào miền Nam. Việc thiếu hụt điện năng ở nước ta là không thể bàn cãi, qua đó nó làm trì trệ sự phát triển nền kinh tế. Muốn phát triển kinh tế thì không thê không có năng lượng điện. Trong giai đoạn hiện nay, khi mà chúng ta không thê tiếp tục phát triển thủy điện, thì nhiệt điện bao gồm nhiệt điện đốt khí, than, dau ké cả điện hạt nhân cần phải và đã được quan tâm hàng dau.
Da có không ít các trung tâm nhiệt điện, nhà máy nhiệt điện đã, đang và dự kiến xây dựng. Do yêu cầu kỹ thuật trong quá trình vận hành các nhà máy nhiệt điện cần có một lượng nước lớn để giải nhiệt cho bình ngưng và cũng để thuận tiện cho việc nhập khâu nhiên liệu than hoặc dầu, hầu hết các nhà máy nhiệt điện được đặt ở khu vực ven biển (một số Ít được đặt gần các con sông lớn) ở cả 3 miền Bắc, Trung, Nam. Riêng các giàn khoan dầu khí đặt xa bờ nên nguồn nước ngọt chỉ có thể từ nguồn nước biển. Do vậy, nguồn nước ngọt cho sinh hoạt và sản xuất của các nhà máy nhiệt điện hay giàn khoan này rất hạn chế cần thiết phải lắp đặt hệ thống chưng cất nước từ nước biển thành nước ngọt.
HVTH: THÂM TRÀN THANH PHONG -13- 1.1 Bên cạnh đó, một số giàn khoan như Sư Tử Trắng, Thiên Ưng, Sư Tử Nâu, Biển Đông, Rồng Đôi.đều trang bị tua bin khí để cấp điện cho giàn, nhưng phần khói thải có nhiệt độ cao lại không được thu hồi. Xuất phát từ những vấn đề trên, các chính sách về tiết kiệm năng lượng, biến đối khí hậu trên phạm vi toàn cầu ở mọi lĩnh vực nói chung, cũng như trong lĩnh vực sản xuất nước sạch nói riêng, luận văn thực hiện “Thực nghiệm thiết bị chưng cất nước dạng thu hồi nhiệt ân ngưng tụ sử dụng nguồn nhiệt từ khói thải tuabin khí của các giàn khoan dầu khí ở Việt Nam”, nhằm góp phần sản xuất nước sạch cho giàn khoan và nhà máy nhiệt điện để tận dụng nhiệt khói thải và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Luận văn tập trung vào nghiên cứu và đánh giá khả năng tận dụng nhiệt khói thải của tuabin khí để sản xuất nước sạch từ nguồn nước biển với những mục tiêu sau: - _ Nghiên cứu bài toán thiết kế hệ hệ thống tận dụng nhiệt khói thải để chưng cất nước -_ Mô phỏng và khảo sát sự ảnh hưởng của các thông số trong hệ thống chưng cất nước biển dạng thu hồi nhiệt ẩn ngưng tụ - Thiét lập mô hình thực nghiệm và sử dụng các số liệu thực nghiệm để kiểm chứng với lý thuyết mô phỏng. - _ Đánh giá hiệu quả kinh tế của hệ thống.
- C6 tinh img dụng và đưa vào sản xuất ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu -_ Thiết bị chưng cất nước dạng thu hồi nhiệt ân ngưng tụ. - _ Dùng nguồn nhiệt từ khói tahir của tuabin khí. HVTH: THÂM TRÀN THANH PHONG -14- 1.2 Phạm vỉ nghiên cứu 1.5 Luận văn này tập trung nghiên cứu khả năng tận dụng khói thải từ tuabin khí để sản xuất nước sạch từ nước biển đưới dạng thu hồi nhiệt ẩn ngưng tụ. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đề tài sử dụng các kết quả nghiên cứu, tài liệu chuyên môn, tạp chí, các tiêu chuẩn thiết kế trên thế giới và ở Việt Nam làm cơ sở lý thuyết dé tinh và thiết kế mô hình.
Xây dựng mô hình mẫu để xác định những thông số thiết kế và hoạt động chính của thiết bị hoàn chỉnh. Triển khai mô hình mẫu ra thực tế để đánh giá được chính xác hơn về hiệu suất hoạt động cũng như khả năng ứng dụng thực tế của đề tài. Tổng hợp, xử lý số liệu rồi và phân tích kết quả đạt được. Ý NGHĨA THỰC TIẾN CỦA ĐÈ TÀI -_ Luận văn giới thiệu một số công nghệ xử lý nước biển đã được áp dụng khá lâu trên thế giới nhưng còn khá mới mẻ tại Việt Nam.
- _ Sử dụng kết quả của đề tài để làm cơ sở và tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu cũng như cải tiễn sau này. - OViét Nam, hau như các giàn khoan đều không có biện pháp thu hồi năng lượng từ các nguồn nhiệt thải. Từ đó, luận văn này muốn làm rỏ hơn dé các nhà đầu tư nhận ra những lợi ích từ việc thu hồi nhiệt thải và tiếp tục phát triển chỉ tiết hơn dé ứng dụng vào thực tế. -_ Nâng cao sản lượng nước chưng cất góp phan giải quyết tình trạng nguồn nước uống, sinh hoạt khan hiếm hay có giá đắt đỏ cho người dân hay tô chức, đặc biệt là ở vùng hải đảo, những vùng miền thiếu nước sạch hoặc nguồn nước bị ô nhiễm.
HVTH: THÂM TRÀN THANH PHONG -15- LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS. NGUYEN THE BAO LÍ I | - Gop phan tim kiém thém giai phap dé gidi quyết tinh trang khan hiém nguén nước ngọt cùng vấn đề sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả.6 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐÈ TÀI Luận văn tập trung vào nghiên cứu và đánh giá khả năng tận dụng nhiệt khói thải của tuabin khí để sản xuất nước sạch từ nguồn nước biển, góp phần giải quyết nhu câu nước sinh hoạt cho các giản khoan ngoài khơi. Giải pháp sử nguồn năng lượng do khí thải của tuabin khí để chưng cất nước biển thành nước ngọt góp phần tận dụng và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng cho các giàn khoan nói riêng và các nhà máy nhiệt điện nói chung. Luận văn cũng góp phần tìm kiếm thêm giải pháp dé giải quyết tình trạng khan hiếm nguôn nước ngọt trên toàn thê giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng.
HVTH: THÂM TRÀN THANH PHONG -l6- 2.1 CHUONG 2: TONG QUAN NHU CAU SU DỤNG NƯỚC SẠCH Ở VIỆT NAM Nước là một nhân tố quan trọng trong quá trình hình thành và duy trì sự sống trên trái đất. Hàng năm, trên thế giới có khoảng 25 triệu người chết do thiếu nước sạch. Dự báo đến năm 2020, có khoảng 40% nhân loại sẽ sống ở vùng thiếu nước. Số liệu thống kê gần đây cho thấy rằng có khoảng 1,6 tỉ người trên thế giới không tiếp cận với nguồn nước sạch, phần lớn ở Châu Á và Châu Phi [1].
Việt Nam có hơn 3269 km chiều dài bờ biển, vùng biển có nhiều đảo và quần dao, đồng bằng ven biên là những nơi tập trung dân cư đông đúc nhất. Đồng thời, trên đà phát triển, các thành phố được quy hoạch tập trung các vùng ven biển, ngư nghiệp ngày càng phát triển theo hướng đánh bắt xa bờ phải lưu dài ngày ngoài biên; ngành vận tải biển đang trên đà phát triển mạnh mẽ, những chiếc tàu chở hàng đi trên biển rất dài ngày, các giàn khoan dầu khí đặt xa bờ ngày càng tăng lên về số lượng cũng như quy mô. Các nhà máy nhiệt điện cần được đặt ở khu vực ven biến, sông lớn do cần có một lượng nước lớn để giải nhiệt cho bình ngưng và cũng đề thuận tiện cho việc nhập khâu nhiên liệu than hoặc dầu. Do đó, nhu cầu về nước sinh hoạt và sản xuất ở những khu vực này cần được quan tâm giải quyết vì nước biển và nước lợ không thể dùng trực tiếp được.
Cu thé hon, Thành phó Hồ Chí Minh dẫn đầu trong 10 thành phố của châu Á chịu ảnh hưởng của nước biển dâng lên.
